Diseño de un acoplador direccional en tecnología de línea coaxial vacía integrada en sustrato

Abstract

[ES] Las líneas vacías integradas en sustrato están siendo objeto de investigación recientemente por sus elevadas prestaciones en términos de bajas pérdidas y altos factores de calidad (mucho mejores que las tecnologías planares clásicas, y próximas a las prestaciones de las guías tridimensionales de alta calidad), a la vez que tienen las mismas ventajas de bajo coste, bajo perfil y reducido tamaño que las líneas planares clásicas.

Entre las líneas vacías integradas en sustrato la línea coaxial vacía integrada en sustrato (ESICL) es una línea que tiene la ventaja de que progaga un modo TEM, lo que significa que puede utilizarse en un rango de frecuencias muy elevado, y que no tiene dispersión. Es por ello que esta línea ha despertado mucho interés, y ya se han fabricado transiciones y filtros con esta tecnología, Pero todavía quedan muchos dispositivos de uso frecuente en comunicaciones que no han sido diseñados y fabricados en este tecnología.

Por todo ello en este trabajo se fija como objetivo el diseño y fabricación de un acoplador direccional en tecnología ESICL. Los acopladores direccionales son elementos muy importantes en cualquier receptor de comunicaciones, y sirven para obtener una muestra de las ondas progresivas y regresivas del canal de comunicación.

Para realizar este trabajo la alumna deberá aprender a manejar el simulador electromagnético CST, comprender el funcionamiento electromagnético de las líneas acopladas y utilizar MATLAB para implementar sus ecuaciones y proponer un diseño para el acoplador. Finalmente deberá preparar los ficheros para su posterior fabricación.

[EN] Substrate Integrated waveguides are recently being researched for their high performance in terms of low losses and high quality factors (much better than classic planar technologies, and close to the performance of high quality three-dimensional guides), while having the same advantages of low cost, low profile and reduced size as classic planar lines.

Among the empty lines integrated in substrate, the empty substrate integrated coaxial line (ESICL) is a line that has the advantage of propagating a TEM mode, which means that it can be used in a very high frequency range, and that it does not have dispersion. This is why this line has aroused a lot of interest, and transitions and filters have already been manufactured with this technology, but there are still many devices frequently used in communications that have not been designed and manufactured in this technology.

For all these reasons, this work sets as an objective the design and manufacture of a directional coupler in ESICL technology. Directional couplers are very important elements in any communications receiver, and they serve to obtain a sample of the progressive and regressive waves of the communication channel.

To perform this work the student must learn to operate the CST electromagnetic simulator, understand the electromagnetic operation of the coupled lines and use MATLAB to implement its equations and propose a design for the coupler. Finally, the student must prepare the files for subsequent manufacturing.